Mały robot może czyścić cząsteczki z wody i transportować komórki

Naukowcy z Eindhoven University of Technology opracowali małego robota z plastiku, który może być użyty do przyciągania i capture cząsteczek w wodzie. Może być również użyty do transportowania komórek do analizy w urządzeniach diagnostycznych.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie PNAS.

Robot

Mały robot jest wykonany z polimerów odpowiadających na światło i magnetyzm. Określany również jako „bezprzewodowy polip wodny”, jest inspirowany koralem polipowym występującym w rafach koralowych i mającym tentakule.

W świecie rzeczywistym, żywe polipy mogą wykonywać specyficzne ruchy swoim trzonkiem, tworząc prąd, który przyciąga cząsteczki pokarmu.

Według kandydatki doktorskiej Mariny Pilz Da Cunha, „Byłam zainspirowana ruchem tych korali polipowych, szczególnie ich zdolnością do interakcji ze środowiskiem poprzez samowystwarzane prądy.”

Nowo opracowany sztuczny polip ma wymiary 1 na 1 cm, a trzonek reaguje na magnetyzm, a tentakule są kontrolowane przez światło.

“Połączenie dwóch różnych bodźców jest rzadkie, ponieważ wymaga delikatnej przygotowywania i montażu materiału, ale jest interesujące dla tworzenia niezwiązanych robotów, ponieważ pozwala na złożone zmiany kształtu i wykonywanie zadań”, mówi Pilz Da Cunha.

Aby kontrolować tentakule, światło jest skierowane na nie z różnymi długościami fal. Przy użyciu światła UV, tentakule „chwytają”, a pod światłem niebieskim „uwolniają”.

Pod wodą

Sztuczny polip jest w stanie chwytać i uwalniać obiekty pod wodą. Nowy robot jest ulepszeniem od poprzednio przedstawionego przez naukowców mini-robota sterowanego światłem.

Lądowy robot nie mógł działać pod wodą, ponieważ polimery działają poprzez fototermiczne efekty. W przeciwieństwie do modelu podwodnego, lądowy wykorzystywał energię z ciepła wygenerowanego przez światło, a nie samego światła.

“Ciepło rozpraszające w wodzie sprawia, że niemożliwe jest sterowanie robotem pod wodą”, powiedziała Pilz Da Cunha.

Z tą wiedzą naukowcy opracowali fotomechaniczny materiał polimerowy, który może być kontrolowany przez światło, bez ciepła.

Innym ważnym rozwojem tego nowego robota jest to, że może utrzymać deformację po aktywacji przez światło. Po usunięciu bodźca, materiał fototermiczny wraca do swojego pierwotnego kształtu, ale cząsteczki w materiale fotomechanicznym przyjmują nowy stan. Dzięki temu mogą być utrzymywane różne stabilne kształty przez dłuższy czas.

“To pomaga kontrolować ramieniu chwytaka; raz gdy coś zostało schwytane, robot może go trzymać, aż zostanie ponownie zaadresowany przez światło, aby go uwolnić”, mówi Pilz Da Cunha.

https://www.youtube.com/watch?v=QYklipdzesI&feature=emb_logo

Przyciąganie cząsteczek

Pod robotem znajduje się obracający się magnes, który pozwala trzonkowi krążyć wokół osi.

Według Pilz Da Cunha, „Było więc możliwe poruszanie pływających obiektów w wodzie w kierunku polipa, w naszym przypadku kropli oleju.”

Przepływ płynu może być zmieniony przez położenie tentakuli.

“Symulacje komputerowe z różnymi pozycjami tentakuli ostatecznie pomogły nam zrozumieć i uzyskać ruch trzonka, aby „przyciągnąć” krople oleju w kierunku tentakuli”, mówi Pilz Da Cunha.

Robot może działać niezależnie od otaczającej cieczy. To jest przeciwieństwem hydrożeli, które są często używane w podwodnych aplikacjach, które są wrażliwe na środowisko.

“Nasz robot działa również w ten sam sposób w wodzie słonej lub wodzie z zanieczyszczeniami, łapiąc je swoimi tentakulami”, mówi Pilz Da Cunha.

Naukowcy obecnie pracują nad tym, aby różne polipy współpracowały ze sobą, z możliwością przekazania paczki z jednego polipa do drugiego. Pracują również nad pływającymi robotami, które mogą być użyte w aplikacjach biomedycznych.